雲儲存將成未來大規模視頻監控儲存主要模式

 存儲在視頻監控領域的發展與視頻監控本身的發展有着密切的聯繫。視頻監控經歷了模擬、數字、網絡三個階段,存儲在視頻監控領域的應用也經歷了模擬、數字、網絡這三個階段。而隨着高清技術逐漸普及,高清監控的應用對監控存儲產品和技術提出了新的要求。

  
視頻監控存儲中存儲的主要形態包括DVR、NVR、IPSAN三種,而如果按照傳輸協議來分,則可以劃分爲文件傳輸協議、數據塊傳輸協議、流媒體協議三種。隨着客戶需求的提升和技術發展的趨勢,安防行業的存儲應用也衍生出多種模式。

安防行業典型的存儲應用模式

DVR存儲

視頻監控進入數字化時代後,最典型的存儲應用是數字硬盤錄像機(DVR),採用內置硬盤的方式進行圖像存儲。DVR存儲一度佔據視頻監控存儲份額的90%以上,優點是價格便宜、技術成熟、使用方便,通過遙控器和鍵盤就可以操作,實現即插即用。

隨着監控規模的擴大,在DVR模式下出現了擴展存儲模式,主要採用eSATA、USB等存儲協議擴展,適合於中小規模的部署,監控視頻數據通過RAID(獨立冗餘磁盤陣列)技術在可靠性上得到了一定保證。但該模式一般是直連的,不能共享且擴展能力較低,仍然不適合大規模數據存儲。

隨着網絡化普及,DVR也進化成爲小型NVR和混合DVR,可以支持模擬、IP攝像機。但由於DVR其可靠性和共享性較差,受制於容量和性能的限制,連接的攝像機路數有限,所以僅廣泛應用於小規模、分佈式系統中,用於本地和單機存儲。

IPSAN/NAS網絡存儲

在視頻監控進入網絡化時代以後,網絡存儲扮演了越來越重要的角色。在中等規模的視頻監控項目中,隨着監控前端數量的增多,特別是高清攝像前端的大量使用,存儲容量規模急劇增長,存儲設備的數量快速增加。通過中心業務平臺進行集中管理和控制、以網絡視頻服務器和IP攝像機爲前端、以IPSAN/NAS網絡存儲爲後端的網絡化視頻監控系統得到廣泛部署。

網絡攝像機或視頻編碼器對採集的視頻進行編碼壓縮處理後,上傳至中心平臺視頻服務器(規模較大時存在分中心平臺),視頻服務器將視頻包處理後再送至IPSAN/NAS進行存儲。客戶端或電視牆要訪問回放相關錄像資源時,則經由存儲--〉視頻服務器--〉客戶端或電視牆的過程,所有的視頻碼流都要通過視頻服務器進行轉發。

與以前的DVR存儲相比,IPSAN/NAS存儲優點較多:容量大性能高,支持的攝像機數量更多;採用RAID技術和冗餘設計,可靠性高;空間統一管理,共享方便;擴展能力強,升級方便,部署靈活。由於架構合理、擴展靈活、層次清晰,基於IPSAN/NAS構建的網絡視頻監控系統成爲當前視頻監控系統的主要形式,廣泛應用於“平安城市”等有前端設備的大規模接入和大容量集中存儲的需求的環境中。

NVR存儲

在IPSAN/NAS存儲方式中,視頻的存儲、轉發、回放都要經過視頻服務器,視頻服務器會成爲性能和穩定性的瓶頸;而且IPSAN/NAS都是通用標準的網絡存儲,難以滿足安防用戶的定製化需求;基於X86架構的IPSAN/NAS,其本身特有的開放式系統設計促使一種新的應用模式也就是NVR存儲產生,例如UIT的應用存儲SV1000系列,可以將視頻監控平臺管理軟件嵌入到SV1000存儲內部運行,變成一體化的應用存儲平臺。

基於IPSAN的NVR存儲,採用成熟的的存儲硬件平臺和安全穩定的存儲管理系統,有效的保證了系統運行的安全性和可靠性;採用了RAID技術、部件冗餘保證系統的高可用性,及快速的數據恢復從而保證數據的安全;可以通過多種技術手段兼容各類型的前端視頻的接入。這種方式就可以省去監控平臺服務器,將視頻服務器和存儲設備融爲一體,爲客戶提供了高性價比的解決方案,部署更爲靈活和方便,而且可以通過豐富的軟件功能與其相配合,滿足多樣化需求。

NVR流媒體存儲

IPSAN/NAS網絡存儲因具有高性價比的優勢在視頻監控中廣泛使用,但也有一些缺點,例如:視頻服務器存在性能瓶頸和單點故障風險;循環覆蓋寫入方式造成大量文件碎片,導致存儲性能降低;突然斷電時容易造成文件系統損壞導致數據丟失。

爲了改善和解決這些問題,誕生了流媒體直存圖2IPSAN/NAS網絡存儲應用示意圖圖3NVR存儲應用示意圖技術。ONVIF標準也推動了不同品牌網絡視頻設備之間的整合,確保產品的互聯互通性。基於NVR的流媒體存儲架構逐漸流行。

在這種存儲架構中,網絡攝像機或視頻編碼器對採集的視頻進行編碼壓縮處理後,直接將視頻流傳送至存儲設備。客戶端或電視牆要訪問回放相關錄像資源時,視頻信息也是由存儲設備直接傳送給客戶端或電視牆。在視頻寫入和回放過程中,碼流不經過平臺轉發。平臺在中間主要負責信令的交互以及管理和控制業務。

NVR流媒體存儲架構的優點是:碼流從前端到存儲設備或從存儲設備到客戶端/電視牆不需要經過視頻服務器,同時在存儲設備中直接進行流媒體處理,相當於本地存儲,增強了可靠性。從採集、傳輸、存儲、播放全程採用流媒體傳輸,在性能、穩定性和效率上相比傳統存儲模式有優勢。

安防行業發展趨勢對存儲的新需求

隨着安防監控的高速發展,人們不滿足於“看得見”,而是追求“看得清”,對監控圖像質量的更高要求促使高清化進程加快;不滿足於“看得見”,而是追求“看明白”,這種對監控效率提升的要求促使智能化走入使用領域,從而將原來人工、事後的監控系統轉變爲主動預防的實時監控分析系統。

視頻監控的高清化、智能化則需要存儲技術從容量、性能、應用、適用性上做更多改進:高清監控需要傳輸帶寬更大、容量要求更高,存儲產品必須具備更高的容量和性能;存儲技術需要與監控應用更緊密的結合,能夠針對特定的應用進行設計。

而從歷史上看,安防並不被認爲能夠帶來高投資收益,而是一項成本支出。尤其是在國內,視頻數據是事後查證的重要證據,在銀行、司法、平安城市,視頻圖像的存儲時間都在1-3個月甚至是半年。隨着高清監控時代來臨,更清晰的圖像意味着更大的存儲容量、更多的設備數量、更大的機房面積、更高的製冷費用、更貴的運維成本。所以除了探討如何應用監控實現更多價值以外,我們更應該關注如何降低視頻監控系統的總體擁有成本。安防監控對存儲的新需求可以簡單的總結爲“5個高”。

高容量:

        高清化帶來存儲容量猛增,需要穩定可靠的大容量存儲:

a)提高單套系統容量:通過SAS擴展級聯多個JBOD,支持3TB、4TB硬盤,增強RAID健壯性;

b)使用集羣存儲系統:增強存儲系統彈性擴展能力,彌補單機可靠性不足;

高性能:

        高清監控對存儲總帶寬要求較高,而且存儲性能要根據監控特點進行調優:

a)性能優化:高清大碼流高併發數據流,不同模式下(邊寫邊讀、邊刪邊寫、RAID重建)的IO性能優化、NAS性能優化;

b)應用結合:NVR軟件嵌入後的應用處理能力,合理分配系統資源;

高能效:

        海量存儲部署的背後是大量的能源消耗、高昂的使用成本,監控設備都應是低功耗設計:

a)在DVR時代,監控廠商通過硬盤輪休降低功耗、延長壽命,而網絡存儲則可使用MAID實現節能,但MAID更多適用於備份歸檔環境;

b)考慮到監控應用是7*24不間斷的,選擇高轉換效率的電源(80Plus電源或者直流電源)更有價值,可在不影響應用的情況下降低能耗;

高密度:

        監控對存儲最基本的需求就是降低每TB成本、每槽位成本:

a)高清監控普及後,原有3U16盤位設備,單臺存儲容量有限,高盤位存儲可以支持更多攝像頭;

b)4U24盤位以上的高密度存儲,可以有效降低每槽位成本、提高單臺存儲容量、節省機架空間;

高適用:

        存儲必須針對監控實際需求進行設計,解決客戶痛點才能生存:

a)文件碎片過多導致性能下降、斷電後文件系統易損、流媒體直寫、高效率的索引結構;

b)提高NVR嵌入應用的便利性和兼容性,支持Windows/Linux軟件,提供與外部監控子系統接口的API,實現高效率的分析,在海量數據中快速定位;

以UIT的SV1000G2爲例,從產品設計上就貫穿了“5個高”,採用端到端的SAS6Gb技術、Intel最新的SandyBridge平臺提高性能,4U24/4U36的高密度設計、支持3TB硬盤,提高單套系統的存儲容量,降低每槽位成本;適用轉換效率高達90%的80Plus電源,可以節約更多電能,降低系統運營成本;通過架構優化可以與監控系統更緊密結合。

雲存儲技術特點及優勢

安防行業一直在保持高速增長,尤其是“平安城市”在過去六年來都提供了巨大的機遇,但平安城市的範圍很有限(僅爲警方提供視頻維護治安),隨着平安城市建設熱潮過後,政府的公共開支會減緩,對安防的拉動作用會減小,那麼安防的未來是什麼?

展望未來,智能城市的推進將爲人們提供網絡化的便利和服務,安全會成爲人們越來越關注的問題,安全也會成爲解決方案的一部分。安防會走入家庭、走入生活,安防不再是一個獨立的產業,而是完整服務的一部分。

在未來,物聯網產品將會得到更加廣泛的應用,擁有更爲廣闊的市場前景。物聯網在公共安全方面應用的核心是智能化,實現預先感知、準確定位。物聯網會對安防產生巨大的影響,將促使安防產業更加“互聯網”化,安防將成爲物聯網發展的重要部分。

隨着安防技術的提升,安防“服務化”、“互聯網化”、“運營化”的發展趨勢,將對整個安防行業的產業格局、業務模式產生重大影響,今後新的安防應用及運營模式也將會因此而層出不窮,出現“安防雲”、“視頻託管服務”等新模式。而這也將促使“雲計算”、“雲存儲”在安防行業落地。

雲存儲是在雲計算概念上發展而來的,是指通過集羣應用、網格技術或者分佈式文件系統,將網絡中不同類型的的存儲設備在應用層面集合起來協同工作、共同對外提供數據存儲和業務訪問的系統。雲存儲技術突破了傳統存儲方式的性能瓶頸和容量瓶頸,具有極高的可擴展性和低啓動成本。

隨着網絡技術的發展和帶寬的提高,雲存儲在視頻監控前景廣闊,因爲:

存儲管理可以實現自動化和智能化,所有的存儲資源被整合到一起,客戶看到的是單一存儲空間;提高了存儲效率,通過虛擬化技術解決了存儲空間的浪費,可以自動重新分配數據,提高了存儲空間的利用率,同時具備負載均衡、故障冗餘功能。

雲存儲能夠實現規模效應和彈性擴展,降低運營成本,避免資源浪費;

受限於安防視頻監控自身業務的特點,監控雲存儲和現有互聯網雲計算模型會有區別,如安防用戶傾向於視頻信息存儲在本地、政府視頻監控應用比較敏感、視頻信息的隱私問題、視頻監控對網絡帶寬消耗較大等問題。監控雲存儲應用更多的會利用視頻監控託管服務(VSaas)的發展契機,爲客戶提供私有云服務,用於較小規模的部署,例如家庭、商店。提供安防雲服務:由企業自主定製、雲服務商或雲端提供需要的基礎架構、服務、軟硬件資源等。

數據中心模式會被引入並逐漸成爲安防產業的主流形態,但安防的“數據中心”和互聯網的數據中心是不同的,可能是集中分佈相結合,可能是物理分散、邏輯集中的模式。未來的視頻監控存儲模式,會有兩個趨勢:一個是小規模的視頻監控系統,以NVR存儲爲主;另一個大規模的視頻監控系統,會以雲存儲爲主。

(來源:中國安防展覽網)
文章鏈接:中國安防展覽網 http://www.afzhan.com/news/Detail/20306.html

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